有关机电一体化系统抗干扰的途径研究

摘要：机电一体化系统中抗干扰工作的意义非常大，本文针对其干扰源进行了分析，并针对这些干扰源提出了相应的抗干扰途径，希望给我们的工作起到一定的指导作用。

关键词：机电一体化系统；抗干扰；干扰源

1、引言

随时社会的发展，机械领域中机电一体化系统应用越来越多，而随着其技术应用的深入，机电一体化已经实现了多学科的交叉。在机电一体化系统中，主要是从一个系统的、综合的角度出发，对信息处理技术、机械技术、接口技术、传感测控技术、自动控制技术、电力电子技术、微电子技术、软件编程技术、信息变换技术和系统总体技术等进行集成，属于一种多功能、高精度、高质量、低能耗性以及高可靠性的工程技术，为我们的生产起到了极大地促进作用。

在机电一体化系统的应用过程中，由于其装置和传统的技术装置存在着较大的区别，对其内在关系考虑比较多，加之使用的计算机智能控制等也比较多，虽然为其工作效率提供了保障，但是另一方面也容易受到工作环境等因素的影响。基于此，本文针对机电一体化系统抗干扰的途径的研究具有很强的实践指导意义。

2、机电一体化系统运行过程中的干扰源

在一般的机电一体化系统中，使用的控制器大多数是由专业或者通用计算机组成，其工作的性能非常可靠，因此，主要影响机电一体化系统工作效率的因素来自于外界的干扰。如果从干扰来源的渠道进行分析的话，则主要可以分为供电干扰、过程通道干扰以及场干扰这几种，下图为干扰源影响系统的示意图：

图1 机电一体化系统干扰源示意图

（1）供电干扰

在机电一体化系统中，一般来说，控制器是由专用直流稳压电源配备的，这虽然对于干扰能够起到一定的抑制效果，但交流供电网中的干扰依然会存在，而这些干扰信号很可能影响电源电压的稳定性。

交流供电网会因大功率用电设备的存在而受到比较大的污染，进而使电网电压的幅度出现比较大的涨落。在这一类设备起动的过程中，电网中的电压将会出

现大幅降低，设备的运转将停止，进而导致冲击电流以及过电压。

此外，对于控制器来说，供电电网还有一种干扰是瞬时断电所造成的，这很容易使控制器出现程序紊乱或者数据丢失等问题。

（2）过程通道干扰

在机电一体化系统中，过程通道干扰的来源主要是长线传输导致的，假如系统出现了设备漏电、接地系统不合理或者传感器测量部件的绝缘性比较差的问题，都将导致控制器出现不稳定工作的情况。如果各通道的传输路线被捆绑在一起或者处于同一条电缆之中，信号压带给系统的影响是非常大的，严重的时候甚至使系统难以工作及运行。

（3）场干扰

在机电一体化系统的周边，往往存在着一些电磁场、静电场以及磁场等，举例来说，太阳及天体的辐射、中频设备中出现的电磁辐射、电视、广播以及通信发射台的电磁波等都属于这一情况。具体来说，通过传输线路或者电源，这些磁场或者电场将会给系统模块的正常工作造成影响，最直接的后果就是使其电平出现变化。

3、机电一体化系统抗干扰的途径

3.1抗供电干扰途径

（1）针对配电系统中的干扰，我们首先要从配电系统本身出发，制度相应的抗干扰方案。其次可以通过分立式供电方案进行抗干扰的工作，这主要是使用由独立的整流、变压、稳压及滤波电路所组成的直流电源地系统各模块进行供电，不仅降低了集中供电过程中的危险性，还会降低公共电源之间的耦合以及公共阻抗，进而提升系统的散热性及可靠性。

除此之外，对于交流电引入线的选择，我们最好使用粗导线，至于直流输出线，则最好使用双绞线，其中扭绞螺距要做到尽可能的小，并降低配线的长度。

（2）通过电源的监视电路来做好这方面工作。通过第一种方案虽然对干扰有一定的抵抗作用，但是针对一些瞬态掉电或者微秒级干扰脉冲往往起不到很好的效果，所以我们要使用一些其他的措施，也就是电源监视电路。

3.2过程通道抗干扰途径

针对这方面的措施，我们主要通过光电隔离、阻抗匹配、双绞线传输、合理布线等方法实现。

其中，光电隔离主要是通过电流在光电耦合器中传输的特性，在长线传输的

过程中把模块之间的耦合器利用连线使其“浮置”起来,，通过这种方法既可以消除掉电流经过公共线路过程中所产生的噪声电压，还可以很好地解决了阻抗匹配以及长线驱动的问题。

双绞线传输则是由于这一类传输线比较特殊，虽然频带相对于同轴电缆来说比较窄，但是阻抗却高很多，这就很好的降低了共模干扰。在双绞线的应用过程中，线间电磁感应的方向将会被改变，针对电磁场的干扰有着很好的抑制作用。

而阻抗匹配则是因为长线传输过程中若存在收发两端阻抗不匹配的情况，很可能导致信号出现反射，进而使信号失真比较严重，一般来说，危害程度和传输线长度以及传输频率有着非常紧密的关系。

至于电流传输则是指在长线传输的过程中通过电流传输对电压传输进行替代，其抗干扰的能力非常好。

最后，由于强电馈线在布线的过程中要保证单独走线，所以通过合理的布线可以保证弱信号和强信号线不会出现走向平行的问题。

3.3.场干扰抑制途径

在这方面我们最主要的工作就是保证正确接地以及良好屏蔽。具体工作中要注意以下几个细节：

首先，我们可以将感应体接地，这能够很有效的将静电干扰消除掉，接地的过程中要避免出现接地环路。

其次，通过使用带有屏蔽层的信号线能够很好地抑制电磁场干扰，具体的工作要注意屏蔽层的单端接地。

第三，防止把屏蔽层作为公用线或者信号线来使用。

最后，在布线的时候避免于检测、控制电路以及电源电路之间使用公用线，当然，在数字脉冲电路和模拟电路之间也要避免使用公用线，这会导致互相串扰的问题。

3.4软件抗干扰途径

一般来说，各种干扰都会在微机模块中出现，进而使采集数据过程中出现误差、存储数据被篡改以及控制状态出现误差。通过硬件上的措施虽然可以起到一定效果，但是如果能够配合软件则效果更佳，一般实施软件抗干扰的条件是：

首先，微机硬件和其功能模块在干扰的影响下不会受到损坏。

其次，系统中储存的程序和固化常数不会因为受到干扰而出现变化。

第三，针对RAM中的一些比较重要的数据，应能够在干扰的影响下重新建立，而且不允许出现的数据在系统运行过程中不会出现。在这方面我们即可以通过数字滤波等方法来实现。使用较多的软件措施有：a，进行WATCHDOG功能的设置，配合硬件，在检查到问题或者故障的时候能够立即进行处理。b，进行软件陷阱的设置，如果程序指针出现失控而进入到非程序空间的时候，可以进行拦截指令的设置，使程序进到陷阱之中，进而强迫其进入初始状态。

4、结语

随着机电一体化系统应用的发展，未来其将会在更多的领域中发挥出重要的作用，做好其抗干扰工作是保证其工作稳定性的前提。因此，我们应加强这方面的学习和探索，不断地提升自身的技术。笔者相信随着我们水平的提升，这一工作必将会越做越好。

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